申瓯集团电话交换机论文
来源: www.shenousz.com   发布时间: 2011-12-13 09:50   3376 次浏览   大小:  16px  14px  12px
正式工作已经有三年了,在这短短三年中我成长了不少,从一开始的一个对通信网络摸不着头脑的菜鸟,逐渐被培养成为能够独立当班的维护人员。这其中的改变离不开领导的关照、离不开电路工程师的教导、离不开班长小班长手把手的帮助,当然也离不开本人主观上的努力。总之,在显著的成长背后是谆谆教诲、辛勤努力以及无私的援助

 

上一个季度初步学习了申瓯交换机工作原理和日常维护,在接下来的几个月里维护申瓯机器的同时开始学习申瓯交换机的原理及操作维护。
 
申瓯交换机结构
 
深圳网通所使用的申瓯程控交换机是jsy2000型交换机,确切地说是jsy系列6版交换机。初看交换机感觉同华为机器在外观上存在很大区别,华为由于电磁屏蔽的原因机柜讲究结构紧凑,即使没有实际用处的板子也要插在机框里补充占据空间,但是这样做的结果是外观过于简洁,无法通过对外观的观察来认识各板子接线情况。而申瓯交换机板子与板子之间都空着距离,实际上板子通用情况比较好,板子种类不多,却由不同数量,不同排列方式组合成不同的模块,这点是申瓯交换机的优势,而且申瓯交换机板子在机架上的位置可以通过监控终端来直接找寻,这无疑方便了日常维护和电路板的更换。
同其它机型的交换机维护方式不同,即便是老手也无法仅仅凭借外观来判断某些板子的集合所组成的模块。一定要通过查询终端来确认模块,继而找到损坏位置,不过大致模块类型还是有章可循的。
 
从蜘蛛图得知DSN是申瓯MSC的核心,其他模块分布在四周,这些模块通过PCM链路与网络相连,随着模块数目的增加,DSN也要增加交换级数和平面数。DSN又叫数字交换网,交换机其他的各个模块都依赖于DSN同其他模块建立联系,DSN如同一个网中之网,它本身不进行任何数据的处理而只提供一个通路,交换机的各种功能都由其他的分布模块分别处理后完成,而申瓯交换机都由CP汇总后集中处理,这是这两种交换机的显著区别。
一.核心DSN
DSN经PCM链路连接至申瓯交换机的所有控制单元。它能够传送话音、数据、信令和各个模块之间通信的消息。交换机实现时分空分交换功能也正是靠DSN完成的。也就是说DSN能把从某一条PCM链路进入的某一个信道的内容交换到另一条PCM链路的某一个信道上并发送出去。DSN中的交换单元叫DSE,DSE又叫多端口,每一个多端口与16条32时隙的PCM链路相连,正是DSE完成空分时分交换的,它提供一个信道作为最小交换单位。
 
之所以要有DSN是因为DSN上传送从其他交换机来的用户数据以及交换机内部自己的控制数据。这个概念就好比通信网中的通信子网和资源子网的概念,DSN是内部的通信子网,而交换机其他模块就好比是提供不同服务、不同功能的资源点,无论外部有什么请求或者内部不同模块之间有互相通信的需求,都要通过通信子网来传递信息到达对方目的地。
从物理上看,一个DSE就是一块印刷电路板(SWCH板),而DSN主要由SWCH板群构成,SWCH板又叫SWITCH板,他本身不具备处理能力,功耗也不大,电路板上有一个将PCM链路中用来作为发送时隙的端口集中的大规模集成电路(LSI),板上还有一些其他的用于信号放大的附加电路等,因此不同于其他处理器板那样容易发热,所以在靠近门的方向上SWCH板没有如同处理器板MCUG那样的厚重金属散热槽,而由许多SWCH板构成的DSN机柜也不像其他模块那样容易损坏,因为SWCH板群在一起工作时功耗小,因此SWCH电路板受热损坏的概率相对来说小很多,外加DSN网络通过分担路由来平均负荷、建立间接路由等手段使得DSN网络坚固稳定,能够胜任大容量交换数据的重任。阿尔卡特交换机正是采用了这种全分散的分布控制方式,以高度高效的模块化完成信息交换,因而在结构上具有非常大的灵活性。
整个DSN由四层结构构成,每一层结构的作用是用来连接模块的,后一层把前一层看作一个整体。首先外部模块要接到DSN中进入选面级(AS),这个过程是通过TSU结构来完成的,一个TSU最多可以将外部12个模块连接入两个AS中。TSU结构相对于后面的选组级来说也是一个外部模块,他们的连接组成了TU结构,也就是选组级第一级(ST1)同选面级AS之间的连接部分叫做TU结构。一个TU可以最多将前面的四个TSU接入到ST1中。那么如果满配置的话,选组级第一级将可以最多包含12X4=48个外部模块。
选组级第一级ST1同选组级第二级ST2之间的连接也就是TU结构接入到ST2中去,同上面一样TU结构对于ST2来说也可以被看成是一个模块,TU接入到ST2中的结构叫做SECTION结构,一个SECTION结构由八块ST1和八块ST2相连构成,注意到ST1和ST2的数量相等,因此他们之间的连接链路不像上面的TSU和TU结构那样是一个分散到集中的过程,而是一个过饱和全连接网络的形式,是一个网型连接。从DSN交换网的角度讲,SECTION结构是DSN中最稳定、分担冗余最好的结构部分。但达到这个效果付出的牺牲是所能带的模块数量最小和前面的TU结构所带的模块数量一样多。
ST3层是将前面的SECTION结构看作是模块,每个SECTION都连接到所有的ST3上,ST3层的这样裂解方式将所有的外部模块得以连接成一个全网,ST3层也就是反射层,其余各层都是集中控制连接层。如果是满配置,全部DSN最多可以连接外部模块为:16X8X4X12=6144个。全部DSN由 2304 块DSE(SWCH板)构成。AS=16X8X8=1024、STI= 4X16X8=512、ST2=4X16X8=512、ST3=4X8X8=256。
 
 
 
DSN从结构上来说是折叠式的,所有的模块均连接到网络同侧且模块与模块之间路由建立过程是相似的,鉴于这种折叠结构信道信号在穿越网络过程中必然到达一反射点,从到达反射点处起信道将沿着同出发时相反的方向穿越网络到达目的地。
 
 
二.模块
申瓯交换机中连接在DSN周围的模块分为两大类:终端模块和辅助控制模块。
所有终端模块都具有相同的结构,它们都由两部分组成:终端电路和终端控制单元(TCE)。其中终端电路是专门用来完成不同任务的电路,随模块类型的不同而不同,而TCE对所有的系统模块而言则都是相同的,它们为终端提供控制逻辑以及内存并提供统一的标准接口接到DSN的AS级,TCE也分为两部分,其核心是微处理器及存储器,负责控制模块的软件程序;另一部分叫做终端接口(TI),它是模块之间通过交换网进行通信的接口。系统中还有一类模块没有自己的终端电路,这就是辅助控制单元(ACE),ACE只包含控制单元部分并通过TI与网络连接。ACE模块主要为系统提供支持辅助功能,这些辅助功能包括:计费分析、中继资源分配等。无论是完成系统功能的ACE还是完成特殊终端功能的TCE都是一块处理器内存板(MCUX),当然TCE还包括终端接口(PBA)。
控制单元的处理器负责协调模块的功能,它通过终端接口主要进行两种类型的工作:在不同端口信道之间建立时空交换;占用输出PCM链路上的信道以通过网络向别的控制单元发送数据包。由于大规模集成电路的发展整个TCE由一块电路板构成(MCUX)。在GSM S12 LM7交换机中主要用了MCUB、MCUC、MCUD、MCUE和MCUG板。其中MCUB用得最多,可以用于多种模块;MCUD用于扩展的以太网模块;MCUC被MCUG所替代主要用于ACE中;MCUE用于PSTN方向上的中继模块。
申瓯交换机各个模块中,某些模块功能对于整个系统来说非常关键,比如时钟信号音模块(C&T)出现故障时要马上更换。区分轻重缓急的方法是根据交换机中各模块的工作方式进行的。但凡是主/热备用方式或者主/备方式工作的模块出现故障要立即干预,必须确保万无一失。如果是单侧方式或者负荷分担方式工作的模块发生故障的话,将根据分担原则由组里其他模块共同承担该失效模块的工作任务。使用AC命令加模块号可以进入相应的模块。下面就简单地分析一下各种模块。
 
终端模块
数字中继模块是交换机和局间中继的接口电路,一条数字中继由两条PCM 链路组成,每条链路提供一条传送PCM信号的单向通道。根据局间信令方式的不同,中继模块有不同的类型,但各种中继模块都有一些通用的功能。常用的NRZ码(非归零码)不适合在高速长距离数据通信的信道中传输,因而选用了另外一种编码HDB3码。HDB3码是串行数据传输的一种重要编码方式,和最常用的NRZ码相比,HDB3具有很多优点,它消除了NRZ码的直流成分,具有时钟恢复更好的抗干扰性能,这使它更适合于长距离信道传输,由于以上原因PCM传输链路上不是直接传送NRZ二进制码,中继模块都有码型转换的功能,中国沿用欧洲的制式采用HDB3(三阶高密度双极性码),因此中继模块将抽样量化以后的NRZ转换成HDB3码。每一个交换局通过传输链路发送数据均带有各自的时钟信号,与接收端交换局的时钟可能有一定的偏差。因此,进行再定时十分必要。通常写时钟采用再定时时钟,读时钟采用系统内部时钟。读写时钟的不同步会产生滑码。
申瓯交换系统中数字中继模块最多的要数DTM了,它连接了其他各局向的接口,有到BSC的、MSC的、短信SMS的、语音信箱VMS的、HLR的等等。DTM中继模块的主要控制单元根据信令方式不同而有所区别,DTM-L又叫DTUE,它用于No7信令第一层数据链路层的处理。其中No7TUP层部分由ENTUPTCE处理、MSC与基站间的信令部分为EBSTCE处理、ISUP信令方式的部分为EISUPTCE处理,这些都由DTM中装载不同的软件实现。
处理公共信令信道的模块叫DTM-H(DTRE)也叫作IPTM(综合分组信息中继模块),在MSC系统中,所用的DTM-H模块主要由DTRE板和MCUG或者DTRE板和MCUB板组成。其中DTRE板和MCUG组合用于BSC方向;DTRE板和MCUB板组合用于MSC方向。
高性能公共信令信道模块(HCCM)由一块MCUE板和8块SLTA板组成,在交换网络中HCCM用作信令转接点(STP)或者信令点(SP)。
时钟信号音模块(CTM)是一个非常重要的模块,从其主/被热备份的工作方式可见一斑。CTM产生8MHZ系统时钟,该时钟被分配到所有DSE和控制单元中以确保系统同步运行。CTM由四块电路板组成:其中控制单元为MCUB,RCCX及CCLX负责产生时钟,DSGA产生信号音。
录音通知模块(DIAM)发送各种预先设定好的消息通知主叫用户有关当前的一些信息。整个模块只有一块电路板构成,在我们的交换机中为DIAB板。
计算机外设模块(CPM)提供与外设的接口,最多可接10台人机通信终端,一个交换机有两个外设模块以主/被方式工作。该模块通过MMC系统搜集维护人员发出的各种操作命令同时对外为存储设备进行操作。CPM还负责对各种不同控制单元的初始化时的装载。CPM由两个(一主一被)固定的网络地址:H000C、H000D。CPM组成比较复杂,由MCUB/MCUD板、DCMA/MMCB板、CLMA板、以及MMCA板组成。其中CLMA为CPM 提供告警接口,可接收16个外部告警。
当一个申瓯交换机用作GSM网络中的MSC时,移动互通模块(MIM)就被配置到系统中。当一个MIM模块满配置时可以同时处理24个移动台发起的呼叫。一个MIM由8个MIWB板外加处理器板MCUX构成,每块MIWB能支持3个移动台的呼叫。
以上介绍了这个阶段我对于申瓯交换机内部结构的掌握,某些地方由于资料等原因有可能会造成理解上的偏差,希望在今后更加深入的维护中进一步掌握理解申瓯交换机的各部分功能。
 
申瓯交换机维护心得
接手申瓯交换机维护以后未遇到很严重的故障,但经历过几次扩容。就比如这次新增链路到智能网SSP1、SSP2,链路创建以后由网管做路由数据,我们配合监听,开始可能横浜SSP同我们的链路未放开,监控终端上显示出每条链路的32个时隙都为全阻状态,不能监听。后同智能网取得联系并放开链路以后进行监听但除了已开的第16时隙为信令的被占用外其余时隙均为空闲,没办法眼看忙时已经过去,用户话务量明显降低,为了能够使用户所有电话集中到一根链路上便于监听,我将申瓯G1连SSP1、SSP2的链路都关闭只剩一条,让所有占用的时隙都尽量集中到一条链路上以增加监听概率。完成以上步骤使用117名令关闭链路,用118命令打开链路。这样再等了不一会就侯到几个用户通话,换在以前很少能够追踪到某一链路上的用户,现在经过这样的汇总集中则可以轻松完成以前可遇不可求的任务。在如此反复几次的操作后,几条被监听的链路都完成了监听。但是也有几条链路没能监听上,在交换机终端已经将它们开启,那么为什么不能监听呢?原因有几种可能:首先由于时间比较晚, G1覆盖地区属于比较偏僻的城郊,在过了忙时以后话务量明显降低,这也是当时要使用关闭其余链路集中话路的原因。但还有可能就是在我监听本来好的链路时存在一个现象,就是第16时隙是噪音,我们都知道一般采用0或16时隙作为信令,从全网来说SSP1、SSP2同端局G1联系并不多,在仅有的几条链路连接中并不是每条链路都开信令时隙的,那么既然我采用关闭其他链路汇总话路监听的方法,会不会关闭了开有信令的链路而将纯话路链路作为唯一的连接了呢,这样就不存在信令了,也就根本无法建立连接,当然也就不会有用户通话了。我当时觉得这是唯一的解释并认为这个解释合情合理。但事实证明我又一次错了,我将这个问题请教班长,班长说一般情况下这种可能可以成立,但是现在情况是SSP1、SSP2同G1的信令路由是走迂回路由的,因此应该不存在关闭链路之后信令无法到达的问题。我在阿尔卡特交换机监控终端上使用241命令并以SSP1位指示方向察看信令连接状态,的确不存在直达信令。再使用250命令察看方向至TMSC03(SSP1的ID)的信令路由状态,出现两个状态为IT(路由工作状态)的信令转接点L5和L6。因此G1连接至SSP1的所有信令均是通过L5、L6进行等价分担并转接的。因此我原来的猜想不攻自破了。但是我的脑海中又出现一个问题,既然SS1和SSP2同G1的信令连接是走迂回路由的,那我在前面监听时有些链路的第16时隙却出现类似于信令的噪音又如何解释呢?我将这个问题再次请教班长,原来我们G1交换机还没有安装信令板,而对方(智能网SSP1、SSP2)却已经将信令开创好了,所以我在监听时遇到的噪音很可能是单方向发送的信令信号,它们没有在通化过程中起到控制信息的作用,却成了迷惑我的假象。那么现在看来几条未能监听上的链路可能是由于网管数据制作有问题或者真的是由于时间太晚了,没有用户使用服务所致,这将在今后的监听中得到验证。
虽然遇到了一些麻烦,但通过这次经历我不但能够以自己的想法提出可能的情况假设,还了解了交换机内部的机制以及阿尔卡特交换机信令连接的形式,最主要的是学会了排查故障的方法,这对今后的维护工作将是十分有帮助的。
 
关于申瓯机型日常统计报告的分析
 
一般日常维护主要是对于告警的处理、系统备份以及报告的收取,从开始进班算起我也收了不下几十次信令和话务报告。从收取报告到对报告进行分析是一个熟能生巧的过程,从被动地提取一些陌生的数字到将这些数字所代表的含义弄清楚,它们究竟是什么意思,这些值又展示了网络的什么状态等等,是一个经常困扰我的问题。接着就以申瓯soc8000为例简单地分析一下日常统计报告中所反映的问题。
一.信令报告分析
Soc8000信令报告以横向的报告值和纵向的局向组成,局向中包括同soc8000在物理上存在连接的其他交换设备,如网优方向的BSC、智能网的SSP、四个省际汇接局A1-A4、八个本地汇接局D1-D8、同类型端局(G14)和大容量POWERCP端局(G41)、高、低级信令转接点等。每个局向上信令开的有多有少,一般这根据负荷需要进行适量调整。低级信令转接点信令负荷比较大,因此信令开的就多。
信令报告中有收发消息信令单元(MSU)以及信令信息字段(SIF)的总数统计值和收发平均值,还有总平均值。这些值是信令信号中用来存放控制信息的数据段的,他的收发成功与否直接影响到通信流程的建立。发平均数和收平均数都要分别小于0.2,总平均数要小于0.4,如果不满足以上要求或超出了该值就应当考虑增开信令链路。
二.话务报告分析
话务报告中最重要的概念是话务量,话务量又叫话务负载,是反映交换系统话务负荷大小的量,它指从主叫用户出发,经交换网络到达被叫用户的话务,显然呼叫次数越多、每次呼叫占用时间越长,交换机负荷就越重。所以影响话务量的基本因素是呼叫次数和占用时长。话务量还可以用来衡量交换设备的利用率。比如一个用户在一小时内打了三次电话,各次通话时间为:0.05小时、0.08小时、0.06小时,则平均每次通话时长为:(0.05+0.08+0.06)/3,在这一小时内话务量是0.19爱尔兰。由此可见话务量本身不能说明用户打了几次电话,也不能说明每次通话占用多长时间,只说明在这一小时内总的呼叫占用时间。由于电话呼叫具有一定随机性,所以话务的负荷是经常不断变化的,一般在上下午各有一个繁忙时间。
我们将流入系统的话务量叫做入中继,把系统完成接续那部分话务量称为完成话务量,入中继与完成话务量之差就是损失话务量。损失话务量与入中继之比是呼损率。
要计算话务量这种随机变量应该使用统计学的方法。入中继等于在一个平均占用时长里话源发生的平均呼叫次数(数学期望值)。
设:ni为在时间T内,由用户终端i发出的呼叫次数;
hi为由用户终端i发出的呼叫平均占用时长;
    N为用户数
则在T时间内,终端i流入交换系统的话务量为ni*hi
N个终端流入交换系统的话务量为∑ni*hi(i=1-N)
单位时间流过的话务量称为话务强度,因而话务强度为Y=∑ni*hi/T
如果假定所有终端在时间T内发出呼叫数ni和平均占用时间hi都是相同的,都为n和h,则有Y=(n/T)*h*N
即话务流量等于每个用户终端的呼叫率(单位时间内产生的平均呼叫数)与平均占用时间及用户终端数三者的乘积。
在建造端局的时候,一般厂商会根据网络优化部门的要求给出BHCA,也就是公式中的Y,这是一个永远小于1的值,公式中T为3600秒,n和h为平均呼叫数和平均占用时间,则可求得该交换机VLR登记数。
上面的公式中变量都是全网意义上的用户呼叫数和平均占用时长,而平时统计报告中的相关值都是以每个局向上中继数为基础的,两者不具备通用性。因此从交换角度收取的报告不能够作为建设全网时候的依据。
在完成本次论文的最后我想特别感谢电路工程师徐志强师傅。徐师傅带教一丝不苟,每次我出现一问他都能不厌其烦地为我解答,如果遇到扎手问题他会将问题先带回去或请教其他工程师然后有了一致意见再反馈给我,有时我自己都忘记问过的问题在几天之后徐师傅还热心地为我解答,令我十分感动。从徐师傅身上我看到了一名普通深圳申瓯员工认真负责的工作作风,感受到申瓯内在的企业文化,正是这种默默奉献的精神造就申瓯的过去,引领未来。我为能够成为申瓯的一分子而骄傲!